Способы выемки и отсыпки отвалов разработки одноковшовыми экскаваторами с бестранспортной вскрышей

15.06.2018
Способы выемки. Выемку пород экскаватором-драглайном производят наклонными или горизонтальными стружками с расположением экскаватора в лобовой части забоя, сбоку или по диагонали.

На рис. 49, а изображена выемка наклонными стружками. Выемку начинают с наиболее удаленной от экскаватора части забоя. Вначале ковш заполняют во время подтяжек по горизонтальной поверхности, при этом улучшается врезание ковша и ускоряется его заполнение. Затем стружки подрезают со все возрастающими углами наклона. С увеличением этого угла, уменьшается усилие внедрения зубьев ковша в породу, осложняется заполнение ковша, а также снижается устойчивость откоса забоя. По этим причинам угол откоса забоя стремятся не увеличивать более 40 град, а в неустойчивых породах и при высоте уступа более 12 м уменьшают до 30—35 град. При выемке пород в глубоких забоях ковш можно заполнить на половине протяженности забоя, что позволяет сократить время на его подтягивание и этим увеличить производительность экскаватора. Выемка наклонными стружками упрощает работу машиниста и повышает производительность экскаватора, поэтому этот способ имеет наибольшее распространение. Основной его недостаток заключается в том, что во время выемки породы отдельные пропластки забоя смешиваются.

При наибольшей глубине черпания необходимо, чтобы во время подтягивания ковша по основанию уступа обеспечивалось его достаточное наполнение. Исходя из этого (рис. 49, а), наибольшую глубину черпания определяют по уравнению

где s — шаг передвижки экскаватора, м;

с — ширина бровки у забоя, м;

Д — длина гусеничного хода, м;

в — угол откоса забоя, град.

Длина пути зачерпывания пород ковшом зависит в основном от шага передвижки экскаватора s. Величина шага в зависимости от емкости ковша, крепости пород и длины стрелы составляет 3—15 м, т. е. не более 0,3 длины стрелы. При определении шага передвижки можно пользоваться упрощенным уравнением

где е — коэффициент длины забоя; в зависимости от емкости ковша и крепости пород его принимают равным 3—5;

E — емкость ковша, м3.

На рис. 49, б изображена выемка пород горизонтальными стружками; для этого во время подтяжки ковша непрерывно выпускают подъемный канат и удерживают ковш на одном уровне. Такая работа требует от машиниста большого внимания и опыта, поэтому время на заполнение ковша несколько увеличивается. Выемка горизонтальными стружками затрудняется с увеличением глубины, а для достижения хорошего наполнения ковша необходим большой шаг передвижки экскаватора, поскольку ковш заполняется только на горизонтальной площадке забоя. Данный способ целесообразно использовать тогда, когда необходима раздельная выемка пластов небольшой мощности, а также при зачистке плотика.

Экскаватором-драглайном можно осуществлять выемку пород, лежащих и выше рабочей площадки. Усилие, под воздействием которого зубья ковша внедряются в породы, уменьшается с увеличением высоты забоя, вследствие чего уменьшается и наполнение ковша. Поэтому выемку пород выше рабочей площадки применяют тогда, когда некоторое снижение производительности экскаватора покрывается другими преимуществами. Например, при размещении экскаватора на промежуточном горизонте (см. рис. 47), когда лучше используется радиус разгрузки, так как величина АT уменьшается [см. уравнение (65)]. Для того чтобы производительность экскаватора снижалась незначительно, необходимо высоту верхнего забоя принимать по формуле
Способы выемки и отсыпки отвалов разработки одноковшовыми экскаваторами с бестранспортной вскрышей

где е — коэффициент высоты забоя, который обычно не превышает 0,3—0,5.

Способы выемки подразделяют также по расположению экскаватора в забое. При сплошной выемке торфов с размещением отвалов в выработанном пространстве экскаватор располагают только в лобовой части забоя (см. рис. 47) возможно ближе к откосу, но обязательно на устойчивой площадке за пределами границы оседания площадки, т. е. левее точки 15 и призмы обрушения 14; 15; 16. Торфа отсыпают в отвал при повороте экскаватора на угол 60— 100 град.

Во время проходки канав и траншей выемку обычно производят наклонными стружками, а экскаватор располагают в лобовом, боковом, диагональном или в боковом забое с зубчатым ходом (рис. 50).

При выемке в лобовом забое (рис. 50, а) экскаватор располагают в начале выработки около продольной оси или на самой оси. Ковш опускают на дно выработки и для заполнения его подтягивают в направлении продольной оси выработки. Такое расположение экскаватора позволяет размещать породу в отвалы по обоим бортам выработки и проходить выработки наибольшей глубины с более крутыми откосами бортов. Ширина выработки ограничивается емкостью отвалов. Породу начинают разгружать в отвал на борт, расположенный ближе к месту выемки, так как угол поворота в этом случае будет наименьший, а производительность экскаватора более высокой.

Отвалы могут иметь треугольное или трапециевидное сечение. Отсыпка отвала треугольного сечения (рис. 50, а) позволяет провести выработку с наименьшими углами откоса. При укладке пород в отвалы равномерно вдоль бортов выработки площадь сечения отвалов равна сечению выработки, умноженному на коэффициент разрыхления. Необходимые радиус и высота разгрузки экскаватора определяются уравнениями:

где D — коэффициент, зависящий от расположения экскаватора и отвала;

b — ширина основания выработки, м;

H — глубина выработки, м;

b1 — угол откоса отвала, град;

вр — угол откоса борта выработки, град;

е — зазор между гребнем отвала и ковшом, м.

Если отвалы укладываются по обоим бортам выработки, а экскаватор находится в положении I (рис. 50, а), т. е. при выемке лобовым забоем, коэффициент равен

где с — наименьшая ширина бровки у борта выработки, м.

Если экскаватор расположен у бровки выработки в положении II (рис. 50, а), т. е. выемка производится диагональным забоем и отвалы укладываются по одному борту, то

При радиусе разгрузки, несколько большем, чем необходимо по уравнению (71), можно отсыпать плоские отвалы трапециевидного сечения.

При боковой выемке (рис. 50, б) экскаватор располагают сбоку выработки, а ковш перемещают поперек нее. Ковш врезается в породу, начиная от поверхности, постепенно увеличивая при этом глубину выработки, что несколько затрудняет его заполнение; откос в сторону экскаватора не может быть более 40 град. Вследствие этого при боковой выемке уменьшается глубина проходимых выработок. Важной особенностью этого способа является увеличение площади для размещения отвала, поскольку его отсыпают при углах поворота экскаватора 70—180 град, т. е. до возможного предела.

На рис. 50, а пунктиром изображена диагональная выемка, когда экскаватор располагают наискось забоя. Диагональная выемка позволяет проходить выработки большей глубины, чем боковая; отвал при этом размещают по одному борту.

При выборе расположения оси экскаватора относительно забоя следует стремиться уменьшить угол поворота экскаватора для разгрузки пород, а также облегчить заполнение ковша и отсыпку отвала. Этого можно достигнуть, располагая ось перемещения экскаватора в вершине треугольника, две стороны которого равны радиусу разгрузки, а третья — кратчайшему расстоянию между центром тяжести пород забоя и осью среднего положения ковша при разгрузке пород в отвал.

Проходку выработок шагающими экскаваторами, у которых легко можно изменять направление движения, производят также зубчатообразным ходом (рис. 50, в). Зубчатообразный ход применяют при лобовой и боковой выемке. Боковое перемещение экскаватора составляет 0,25—0,5 радиуса разгрузки. Выемка с зубчатообразным ходом позволяет увеличить ширину выработок на 0,3—0,5 радиуса разгрузки.

Производительность экскаватора может быть увеличена скоростной отработкой забоя. Этого достигают сокращением продолжительности каждой операции в работе экскаватора и совмещением их. При скоростной работе сначала подрезают стружку толщиной 25—30 см для ковша емкостью 1,5 м3 с таким расчетом, чтобы по мере наполнения ковша уменьшать ее толщину. Ковш стремятся заполнить на коротких расстояниях перемещения (около 5 м), избегая волочения по забою уже загруженного ковша.

Для сокращения времени на зачерпывание при повороте экскаватора к забою натягивают тяговый канат так, чтобы во время соприкосновения ковша с забоем он уже был полностью натянут; подъемный канат во время перемещения ковша по забою сильно не ослабляют. Подтягивать ковш необходимо равномерно, наблюдая за сопротивлением пород черпанию по загрузке двигателя. Во избежание обрыва каната или порчи лент фрикциона при встрече с мерзлой коркой или валунами надо приподнять ковш. Поворот начинают од-временно с подъемом ковша, чтобы он сразу же начал поворачиваться к месту разгрузки. При этом постепенно выпускают тяговый канат, не давая породе просыпаться из ковша. Нужного наклона ковша, при котором порода не высыпается, достигают укорачивая разгрузочный канат.

Рычаги обратного поворота платформы включают до подхода стрелы к месту разгрузки, после чего опускают тяговый канат. При этом ковш обгоняет стрелу, и порода по инерции разгружается несколько дальше за гребень, скатываясь вниз под откос отвала. Во время обратного поворота тяговый канат выбирают с таким расчетом, чтобы ковш точно лег в заранее намеченное место забоя и сразу же можно было приступить к набору породы. При совмещении операций время на подачу ковша к месту разгрузки сокращается на 10—15% и за смену выдают на 70—150 ковшей больше.

Простои экскаватора также сокращаются, если одновременно с выемкой торфов выравнивать путь передвижения экскаватора.

Во время боковой выемки с углом поворота 160—170 град для больших экскаваторов целесообразна работа с углом поворота на 360 град. Это исключает необходимость перемены направления вращения платформы экскаватора и позволяет сократить время оборота машины. Породу при этом разгружают на ходу. Следует стремиться к тому, чтобы экскаватор стоял в забое горизонтально. Это облегчает управление им и уменьшает неравномерность износа механизма поворота.

Способы отсыпки отвалов. Укладывать породу в отвал можно различными способами (рис. 51). Когда породу необходимо переместить возможно дальше от забоя, отсыпают конусные отвалы (рис. 51, а). Плоские отвалы отсыпают тогда, когда нужно увеличить емкость отвала или предполагается последующая установка экскаватора на отвале. Чтобы сократить средний угол поворота при разгрузке, отсыпку отвала целесообразно начать от его основания наклонными слоями, сразу создавая основной откос в сторону забоя (рис. 51, б и в). Из схемы видно, что при такой отсыпке ось среднего угла поворота находится левее центра тяжести сечения и располагается на расстоянии х = 0,35 d0 от основания при треугольном отвале и на расстоянии х = 0,5 (d0 — hctg b1) при плоском отвале. Такой способ отсыпки применим в случае, когда гребень отвала можно разместить от экскаватора на расстоянии, равном или меньшем радиуса разгрузки экскаватора. Если требуется расположить отвал возможно дальше от экскаватора, торфа укладывают за гребень отвала.

Отсыпка горизонтальными слоями увеличивает средний угол поворота, поэтому ее применяют в особых случаях, когда такой способ создает другие преимущества (например, во время отсыпки земляного тела плотин и перемычек или при сооружении дорожных насыпей, где необходима плотная укладка пород).

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: